2.3 分子结构与物质的性质 课时2 课件 -2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

《分子间作用力1》 人教版 选择性必修2 第二章 第三节 第2课时 范德华力、氢键、物质的溶解性与分子结构的关系 【学习目标】 1、了解范德华力的实质及对物质性质的影响。 2、知道物质的溶解性与分子结构的关系，了解“相似相溶”规律。 3、结合实例初步认识分子的手性对其性质的影响。 【重点难点】 思考讨论 ①创意菜中干冰除了制造烟雾效果外还可以保持低温，为什么？ 干冰汽化吸热。 ②干冰汽化有没有破坏化学键？为什么会吸热呢？ 说明干冰分子之间存在着相互作用力。 一、分子间作用力 1. 范德华力及其对物质性质的影响 (1) 含义： (2) 特点： 微粒间 作用力 能量 kJ·mol-1 化学键 100～600 范德华力 2～20 是一种普遍存在于分子之间的相互作用力。 范德华力很弱，比化学键键能小1～2个数量级。 这些毛发使壁虎能够利用弱的分子间力，即范德华力，从而附着在光滑的表面上。 壁虎细毛结构 一般没有饱和性和方向性 学习目标 新知讲学 课堂总结 (3) 影响因素 分子的极性会影响范德华力 分子的极性越大，范德华力越大 分子 Ar CO HI HBr HCl 相对分子质量 40 28 129 81 36.5 范德华力 （kJ/mol） 8.50 8.75 26.00 23.11 21.14 组成结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大。 1. 范德华力及其对物质性质的影响 学习目标 新知讲学 课堂总结 （4）范德华力对物质性质的影响 P56 结论：结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高 单质 相对分子质量 熔点/℃ 沸点/℃ F2 38 -219.6 -188.1 Cl2 71 -101.0 -34.6 Br2 160 -7.2 58.8 I2 254 113.5 184.4 分子 相对分子质量 分子的极性 熔点/℃ 沸点/℃ N2 28 非极性 -210.00 -195.81 CO 28 极性 -205.05 -191.49 结论：相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，范德华力越大，熔、沸点越高 单质 相对分子质量 沸点/℃ 正戊烷 72 36.1 异戊烷 72 28 新戊烷 72 10 结论：在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点就越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。 （1）将干冰气化，破坏了CO2分子的————— （2）将CO2气体溶于水，破坏了CO2分子的———— 范德华力 共价键 范德华力影响物质的物理性质(熔、沸点及溶解度等) 化学键影响物质的化学性质(主)和物理性质 【思考1】 7 （3）解释CCl4(液体)，CH4及CF4是气体，CI4是固体的原因 它们空间构型均是正四面体，结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，聚集程度越大。范德华力比较小时呈气态，随范德华力增大时变为液体，大到一定程度时变为固体 【小结】范德华力影响分子的什么物理性质？ 1、主要影响物质的熔沸点 2、可以影响物质的溶解度 3、物质气体→液体→固体的三态变化 一些氢化物的沸点 在水分子的O-H中，共用电子对强烈的偏向O，使得H几乎成为“裸露”的质子，其显正电性，它能与另一个水分子中相对显负电性的O的孤电子对产生静电作用，这种静电作用就是氢键。 - - - - - - 9 二、氢键 水分子间氢键实物模型 氢键的形成原理： 当H原子与电负性很大的原子（如N、O、F ）形成共价键时，由于N、O、F的电负性很大，将共用电子对强烈地吸引过来，而使H原子带有较高的正电性（δ+）。此时，H原子与另一分子中的N、O、F（δ-）便存在了一种强烈的静电作用。这就是氢键。 资料卡片 2. 氢键及其对物质性质的影响 （1）定义：它是由已经与电负性很大的原子(如N、F、O)形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很大的原子之间的作用力。 （2）氢键形成条件 ①与电负性大且半径小的原子(F、O、N)相连的 H ②在附近有电负性大, 半径小的原子(F、O、N) 表示方法：氢键的通式可用X—H…Y—表示。式中X和Y表示N、O、F，“—”表示共价键，“…”表示氢键。 H F H F H F H F *氢键键长一般定义为X—H…Y的长度，而不是H…Y的长度。 键长 （3）.氢键的表示方法： 【思考2】氨水中能形成几种氢键？分别如何表示？ 四种： 水分子间： NH3分子间： H2O和NH3之间： H—O—H···O—H H O—H···O N—H···N—H H H H H N—H···N ① N—H···O—H H H H N—H···O ② H—O—H···N—H H H O—H···N 学习目标 新知讲学 课堂总结 【思考3】“氢键是一种特殊的共价键,即电负性很大的原子和氢原子形成的共价键”的说法对吗?为什么? 不对。氢键不属于化学键,本质是静电吸引作用，它一种比范德华力强的分子间作用力。 X—H----Y强弱与X和Y的电负性有关:电负性越大，则氢键越强。   F—H • • • F O—H • • • O N—H • • • N 氢键键能 (kJ/mol) 28.1 18.8 5.4 共价键键能(kJ/mol) 568 462.8 390.8 （4）.氢键的强弱： 学习目标 新知讲学 课堂总结 思考讨论 已知F-H…F是最强的氢键，为什么H2O的沸点会高于HF？ 氢键具有一定的方向性和饱和性。 物质的沸点与氢键的强弱和数目有关。 X—H与Y形成分子间氢键时，氢原子只能与一个Y原子形成氢键，3个原子总是尽可能沿直线分布，这样可使X与Y尽量远离，使两原子间电子云的排斥作用力最小，体系能量最低，形成的氢键最强、最稳定 15 ①方向性 (4)氢键特征： A—H与B形成分子间氢键时，3个原子总是尽可能沿直线分布，使A，B尽量远离，这样电子云排斥作用最小，体系能量最低，氢键最强，最稳定，所以氢键具有方向。 ②饱和性 每个裸露的氢原子核只能形成一个氢键。 (5)氢键的类型： ①分子内氢键 ②分子间氢键 邻羟基苯甲醛（熔点-7 ℃） 对羟基苯甲醛（熔点115 ℃） 注：分子内氢键可以使分子更稳定。且分子内氢键会削弱分子间氢键形成，故一般熔沸点较低。 学习目标 新知讲学 课堂总结 a.氢键对物质熔沸点影响 分子间氢键使物质熔沸点升高 解释：H2O HF NH3沸点反常原因？ 分子内氢键使物质熔沸点降低 邻羟基苯甲醛 (熔点:－7℃) 对羟基苯甲醛 (熔点:115～117℃) （7）、氢键性质及应用 第 页 17 1、Cl2（1：2）可溶于水、SO2（1：40）易溶于水、NH3（1：700）极易溶于水，造成差异的原因是什么？ 2、水与甲醇互溶原因是什么？ （b）氢键对物质溶解度的影响 极性溶剂里，溶质分子与溶剂分子间的氢键使溶质溶解度增大，而当溶质分子形成分子内氢键时使溶质溶解度减小。 ●●● NH3与H2O分子之间形成氢键。 水、甲醇分子之间形成氢键。氢键存在增大了溶解性。 【交流讨论】 第 页 18 （c）氢键对物质密度的影响（以水为例） 接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量的测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大。P57第一段话 用氢键解释这种异常性：接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互缔合，形成所谓的缔合分子。 （d）氢键对摩尔质量测定的影响（以水为例） 拓展视野 DNA分子有两条链，链内原子之间以很强的共价键结合，链之间则是两条链上的碱基以氢键配对，许许多多的氢键将两条链连成独特的双螺旋结构，这是遗传基因复制机理的化学基础。 DNA双螺旋结构中的氢键 拓展视野 冰为什么浮在水面上？ 一个水分子与周围的四个水分子呈正四面体构型，这一排列使冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有较大的空隙。当冰刚熔化成液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大。 冰中的四面体结构 冰晶体构型 拓展视野 接近水沸点的水蒸气相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些。 接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互缔合，形成“缔合分子”，测定的相对分子质量会大一些。 总结：范德华力、氢键、共价键的对比 范德华力 氢键 共价键 作用微粒 分子 H与N、O、F 原子 特征 无方向性和饱和性 有方向性和饱和性 有方向性和饱和性 强度 共价键>氢键>范德华力 影响因素 ①相对分子质量 ②分子的极性 X—H…Y强弱与X和Y的电负性有关 成键原子半径和共用电子对数目。键长越小,键能越大,共价键越稳定 总结 分子间作用力 范德华力 氢键 定义 强度 影响因素 定义 表示方法 特征 物质熔沸点 影响 物质熔沸点等 影响 结构 性质 决定 专题1　物质熔、沸点高低的比较 【真题引领】　(1)(2021·广东卷)H2S、CH4、H2O的沸点由高到低的顺序为　　　　　　　　　　。 (2)(2021·全国乙卷)NH3的沸点比PH3的　　　　，原因是_____________________________________________________________。 (3)(2021·山东卷)OF2的熔、沸点　　　　　　(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是____________________________________________________________。 H2O＞H2S＞CH4 高 NH3存在分子间氢键 低于 OF2和Cl2O结构相似，Cl2O的相对分子质量大，Cl2O的熔、沸点高 解析　(1)H2O分子间存在氢键，沸点较高，H2S、CH4的分子间范德华力随相对分子质量增大而增加，因此沸点由高到低顺序为：H2O＞H2S＞CH4。(2)NH3分子之间存在氢键，因而NH3的沸点比PH3的高。 (3)OF2和Cl2O结构相似，Cl2O的相对分子质量大于OF2，Cl2O范德华力大，故Cl2O的熔、沸点高于OF2。 [方法技巧]　 由分子构成物质的熔、沸点高低的判断 (1)利用范德华力判断物质熔、沸点高低的前提是物质的组成和结构要相似。其测定方法一般有两种，一是同一主族同一类别物质的结构相似，如H2S和H2Se。二是分子空间构型相同的物质结构相似。只有结构相似的物质，其相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点越高。 (2)比较由分子构成物质的熔、沸点时，一定要注意氢键的存在，分子间形成氢键使熔、沸点升高，分子内形成氢键使熔、沸点降低。同时还要注意形成氢键数目的多少对物质熔、沸点的影响。如水的沸点高于乙醇的原因是水分子形成的氢键数目多于乙醇。 【迁移应用】　 1.比较下列化合物的沸点，前者低于后者的是(　　) B 2.CO2＋3H2===CH3OH＋H2O反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为　　　　　　，原因是____________________________________________。 答案　H2O＞CH3OH＞CO2＞H2　H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大 课堂小结 学习目标 新知讲学 课堂总结 A.乙醇与氯乙烷 B.邻羟基苯甲酸()与对羟基苯甲酸() C.对羟基苯甲醇()与邻羟基苯甲醇() D.H2O与H2Te $$